DOI：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.06.015

摘" " 要：在導管架建造國際項目中通常將工程分解為精細程度不同的工作包，進行工作量、圖紙信息、物料信息等數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理以提高效能。從設計階段、采購階段、建造階段逐一入手，通過作業(yè)項的識別和分解，進行生產需求與生產資源的匹配，組成高級工作包；并以因子分析法、穩(wěn)定匹配算法為核心，采用MATLAB創(chuàng)建工作包，對設計資料、采購物料和施工作業(yè)進行有效管理。依托某北美導管架建造項目的工程實踐表明，高級工作包管理模式能有效識別需求和資源矛盾，合理配置生產資源，確保多模塊并行，減少生產負荷波動對生產線的影響，降低綜合生產成本。

關鍵詞：導管架；高級工作包；資源匹配；數(shù)字平臺

Abstract：The international jacket project is split into several work packages by precision， and data including workload， technical information， and material information are managed digitally to improve construction efficiency. In light of the design phase， procurement phase， and construction phase， the task is identified and broken down so that the production demand and production resources are matched to form an advanced work package. With factor analysis and stable matching algorithm as the focus， MATLAB is employed for advanced work package creation to manage design， procurement， and construction. Based on the North American Marine Terminal Jacket project， the advanced work package management can effectively identify the contradiction between demand and resources， rationally allocate production resources， ensure the parallel of multiple modules， reduce the impact of production load fluctuations on the production line， and cut down the comprehensive production cost.

Keywords：jacket; advanced work package; resource matching; digital platform

海洋油氣田的開發(fā)對海洋工程的建造提出了數(shù)字化和集成化的要求。如何實現(xiàn)設計、采購、施工、質量控制、驗收等多環(huán)節(jié)、多階段的一體化協(xié)同管理及數(shù)據(jù)集成，是海洋工程建造的重中之重。通過完整實現(xiàn)高級工作包規(guī)劃，以工作包為基礎指導施工，確保施工約束在作業(yè)執(zhí)行前充分釋放，能有效實現(xiàn)高效連續(xù)的施工作業(yè)，進而縮減工期，降低成本。

高級工作包的管理模式在國際海工項目建造中的使用已較為普遍，即將工程量、設計文件、施工工序、施工土地資源、其他施工資源與實施要點、質量檢查點、材料追蹤等融合在高級工作包中進行統(tǒng)一管理。從項目需求出發(fā)，結合自身建造場地特點，確定工作包的優(yōu)先級并合理配置資源是解決問題的關鍵，也是待填補的空白。應根據(jù)不同項目情況選取應對措施[1-7]。本文擬通過某國際導管架建造項目中高級工作包的應用，研究分析工作包的創(chuàng)建和管理，采用因子分析法和多元線性回歸法在MATLAB上進行分析計算，結合場地資源特性完成資源與需求的匹配，并提出實施要點和實例驗證。

1" " 工作包管理模式

海洋工程建造是以生產訂單為導向，以施工生產為核心的制造行業(yè)，一切活動均以生產作為核心展開；因此，通過將生產活動以高級工作包的形式分解，有針對性地對整個生產環(huán)節(jié)進行管理和控制。高級工作包管理模式的核心是集成項目所需的資源進行有序化和集成化的整理，通過流程化的工作包形式，進行設計、采購、施工、調試等階段的資源配置和整合。

本文依托的項目為某北美導管架建造項目（以下簡稱本項目），由5個導管架、3個簡單組塊和35根樁管組成。該項工程具有施工質量要求高、制管單項任務占比重、裝船窗口期短、核心資源和場地同其他項目沖突的特點，必須采用高級工作包的管理模式確保項目順利交付。通過工作包的創(chuàng)建、實施、控制和管理，以實現(xiàn)場地內資源的優(yōu)化配置、實時跟蹤，進而控制工程質量、進度和成本。

2" " 工作包的創(chuàng)建

2.1" " 工作包的分解

高級工作包的管理模式是為了有效提高海洋工程建造效率，直觀反映資源匯集的時間和空間，而這是以精細化作業(yè)項分解為前提的。因此工作包創(chuàng)建的第一步是以階段性產品為導向進行結構分解。以項目不同建造階段的階段性產品為導向，從縱向和橫向兩個維度進行精細化分解。該項目分解層次[8]矩陣如圖1所示。

工作包的創(chuàng)建需滿足實時跟蹤生產動態(tài)、有效調動和控制生產資源、直觀體現(xiàn)生產問題等要求，以實現(xiàn)資源到生產環(huán)節(jié)、責任到生產環(huán)節(jié)統(tǒng)一管控的目的，并在工作包分解過程中遵守以下原則。

1）在各層次上必須包含所有必需組成部分，確保階段性產品的可實施性和完整性，施工作業(yè)的連續(xù)性和可控性。

2）分解層次分明，錨定計劃的各階段里程碑點、關鍵路徑，體現(xiàn)各層計劃的相互關聯(lián)性和制約性。

3）根據(jù)項目的需求、場地的能力，結合里程碑要求進行深入分析，工作包應針對核心資源進行布置，例如施工車間資源、昂貴機具資源等。工作包一般不跨階段、跨區(qū)域、跨作業(yè)類型分解。

4）工作包應涵蓋如下信息：其一，計劃信息，即計劃開始/結束時間、計劃時長，是否為關鍵路徑；其二，施工作業(yè)地點及預估產能信息；其三，預估工作量信息和人力資源信息；其四，預估大型機具和關鍵機具資源調用信息；其五，主要施工材料信息；其六，技術要求等。

5）工作包分解一般應考慮但不包含工序銜接、搬運、調配等間接作業(yè)。

2.2" " 工作包的資源配置

工作包是現(xiàn)場管理的基本生產單位，需要以工作包為基礎進行生產資源配置，綜合考慮工作負荷、場地產能、資源配給，資源配置流程如圖2所示。首先，對各階段生產鏈條上的生產負荷和場地產能進行匹配，找出關鍵作業(yè)項；然后，圍繞該生產鏈條的關鍵作業(yè)項進行整個生產鏈條的合理資源配置；最后，根據(jù)資源配置情況進行成本分析。生產資源投入與生產作業(yè)實施和控制無法匹配的常見原因有：設計方面、業(yè)主/總包額外產生變更、采購方面、生產要素變化、建造方面、生產返工等。

采用因子分析法進行各要素分析，以明確該項工程中各項工序的優(yōu)先等級和各項資源的重要程度。采用多元線性回歸法進行工作包任務和資源匹配，進而確定資源投入。

1）根據(jù)工程經驗，對相應工作包負荷的施工內容，從4個維度（施工作業(yè)難度、施工順序、施工工作量、施工影響）進行分析。

式中：Xi為第i項工作包；F1為施工作業(yè)難度評估分；F2為施工順序優(yōu)先級評估分；F3為施工工作量評估分；F4為該項施工對后續(xù)施工影響的評估分；各項評估分為從1至5的5級，作為運算基礎數(shù)據(jù)；α1、α2、α3、α4為影響因素系數(shù)，且α1+α2+α3+α4=1。

2）根據(jù)工程經驗，對相應工作包的施工內容所需資源，從4個維度（資源對項目影響程度、資源獲取可替代性、資源作用時長、資源-產品轉化率）進行分析。

式中：Yj為第j項資源；E1為資源對項目影響程度評估分；E2為資源獲取可替代性評估分；E3資源作用時長評估分；E4為資源-產品轉化率評估分；且以上評估分為從1至5的5級，作為運算基礎數(shù)據(jù)；β1、β2、β3、β4為影響因素系數(shù)，且β1+β2+β3+β4=1。

3）工作包負荷和所需資源進行匹配。一個工作包通常需要配置多種資源，如建造場地資源、重要施工機具、一般施工機具，關鍵人力資源與一般人力資源、重要材料與一般材料等。由于資源對工作任務的影響不同，為保證項目整體建造進度和質量，考慮優(yōu)先級高的工作包優(yōu)先占用重要的資源。

考慮到場地內多個項目同時運行，對資源均有不同程度的需求，設置矩陣R對資源匹配進行影響和修正。

式中：X為工作包集合，Y為本項目所需資源項集合，R為生產資源其他影響因素。

通過工作包和資源的匹配，從而得到多個穩(wěn)定的資源最優(yōu)配置，根據(jù)項目及建造場地情況設置約束條件，進而選取最適合匹配組合作為基礎。

2.3" " 工作包的內容

高級工作包是自上而下的，分為設計工作包、采購工作包、建造工作包3部分。本項目為導管架建造項目，本文中展示的設計工作包僅包含加工設計工作。

各層級工作包應將該項工作的要求及所需資源作為輸入條件，并明確該項工作包完成后的輸出結果。工作包層級關系及輸入輸出見圖3。

工作包創(chuàng)建過程中，還應根據(jù)工作內容、計劃要求、作業(yè)難度設置跟蹤觀察控制點，以確保工作包實施質量。

3" " 工作包管理

項目管理是動態(tài)的管理過程，通過高級工作包的形式，建立起實時反饋機制，本項目的高級工作包管理流程及控制方式如圖4所示，工作包完成進度控制餅圖如圖5所示。

項目實施過程中，面對常見問題形成的應對措施如表1所示。

4" " 工程實例

以本項目為例，根據(jù)作業(yè)流程進行工作包分析，使用MATLAB進行矢量矩陣運算。

首先，各工作包采用式（1）進行分析，可以得到如表2所示結果。結果表明：M7/14模塊樁管、M05A模塊樁管、M05B模塊樁管、MS03模塊樁管、M05A導管架管、M05B導管架管的卷制工作均對項目有較大影響。

其次，樁管卷制工作所需的生產資源包括制管生產線、施工人力、制管用材料等。對各資源采用式（2）進行分析，得到：車間有制管生產線2條，綜合評估產能分別為1 050 t/月、1 450 t/月；卷制施工的人力較為充裕；制管用材料的板幅及材質的可替代程度高。綜上，制管生產線成為制約以上工作包的核心資源。針對該項資源展開分析，如表3。

再次，考慮計劃中該作業(yè)時段，生產場地內無其他項目對制管生產線資源提出需求或影響，即R為1的矩陣。采用式（3）分析可得：

由此可知，車間右跨生產線2應匹配給M05B樁管工作包；車間中跨生產線1應匹配給M05A樁管工作包。其中M05A樁管、M05A導管架管、M05B導管架管的優(yōu)先等級對于生產線相同，則同步考慮第二個資源影響要素。因此綜合考慮材料運輸分配、作業(yè)人員熟練度等，制管生產線的最終匹配結果如表4所示。

由本項目工作包對生產資源的需求可以看出生產需求是超出制管生產線負荷的，需要重點關注并適當考慮分包商制管線資源。以本項目工作分解的工作包為單位，對項目的基礎數(shù)據(jù)、生產工藝、場地資源進行全面梳理及合理配置，使生產計劃的安排更加合理，生產負荷的波動更為平滑，生產設備和人力資源的利用率有所提高。

依托某北美導管架建造項目實施，認識到高級工作包具有很強的適應性，并取得較好效果。

5" " 結論

經過高級工作包的設計和研究，本文得到如下結論。

1）高級工作包是基于階段性產品為導向進行分解，并綜合考慮工作包對應資源的匹配，進行高級工作包的設計，為生產實施的精細化管理奠定基礎。高級工作包能有效發(fā)現(xiàn)并指導解決工程實施過程中出現(xiàn)的圖紙信息問題、材料滯后問題、建造趕工問題。

2）高級工作包所采用的匹配關系算法，在多個工作包并行時可進行合理配置生產資源。

3）實例分析表明，高級工作包管理模式行之有效，可提供精細化管理并作為決策依據(jù)，能有效識別產能和需求間矛盾，從而推動生產持續(xù)進行，降低建造成本。

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作者簡介：石勁凱（1987—），男，山東青島人，工程師，2009年畢業(yè)于北京科技大學天津學院國際經濟與貿易專業(yè)，主要從事項目管理及數(shù)字化項目管理研究。Email：shijk.cpoe@cnpc.com.cn

收稿日期：2024-08-08；修回日期：2024-09-30